Konsep Dasar Sistem Operasi
advertisement
Konsep Dasar Sistem Operasi Konsep Dasar Sistem Operasi ¾ Komponen Sistem Operasi ¾ Layanan Sistem Operasi ¾ System Calls ¾ Pemrograman Sistem ¾ Struktur sistem ¾ Mesin Virtual ¾ System Generation ¾ Rancangan Sistem Komponen Sistem Managemen Proses Managemen Memori Utama Managemen Berkas Managemen I/O Managemen Penyimpanan Sekunder Jaringan Sistem Proteksi Command-Interpreter System Managemen Proses (1) Proses adalah sebuah program yang sedang dijalankan (eksekusi). Suatu proses memerlukan sumber daya pada saat ekesekusi: ÆCPU time, memori, berkas dan peranti I/O Managemen Proses (2) Sistem operasi bertanggung jawab terhadap aktifitas yang berhubungan dengan manajemen proses: Æ Pembuatan dan penghapusan proses Æ Penundaan dan pelanjutan proses Æ Penyedia mekanisme untuk: • Sinkronisasi antar proses • Komunikasi antar proses • Penanganan Deadlock Managemen Memori Utama (1) Memori sebagai tempat penyimpanan instruksi/data dari program. Æ Penyimpanan yang cepat sehingga dapat mengimbangi kecepatan eksekusi instruksi CPU Æ Terdiri dari “array words/bytes” yang besar Æ Alamat digunakan untuk mengakses data (shared oleh CPU dan I/O devices) Managemen Memori Utama (2) Umumnya main memory bersifat “volatile” – tidak permanen Isinya akan hilang jika komputer di matikan. Sistem operasi bertanggung jawab untuk aktivitas berikut yang berhubungan dengan manajemen memori: Æ melacak pemakaian memori (siapa dan berapa besar?). Æ memilh program mana yang akan di load ke memori ketika bisa digunakan. Æ alokasi dan dealokasi memori sesuai yang dibutuhkan Managemen File (1) Berkas adalah kumpulan informasi yang berhubungan (sesuai dengan tujuan pembuat berkas tersebut). Biasanya berkas merepresentasikan program dan data. Sistem operasi bertanggung jawab untuk aktivitas berikut yang berhubungan dengan manajemen berkas: Æ pembuatan dan penghapusan berkas Æ pembuatan dan penghapusan direktori Æ Mendukung primitif untuk manipulasi berkas dan direktori Æ memetakan berkas pada sistem sekunder Æ Backup berkas pada media penyimpanan yang stabil (nonvolatile) Managemen sistem I/O Sistem I/O terdiri dari : Æ Sistem buffer : menampung sementara data dari/ke peranti I/O Æ Spooling: melakukan penjadwalan pemakaian I/O sistem supaya lebih efisien (antrian dsb) Æ Antarmuka devices-driver yang umum : menyediakan device driver yang umum sehingga sistem operasi dapat seragam (buka, baca, tulis, tutup) Æ Drivers untuk spesifik perangkat keras : menyediakan driver untuk melakukan operasi rinci/detail untuk perangkat keras tertentu. Manajemen Penyimpanan Sekunder Penyimpanan sekunder : Penyimpanan Permanen Æ Karena memori utama bersifat sementara dan kapasitasnya terlalu kecil, maka untuk menyimpan semua data dan program secara permanen, sistem komputer harus menyediakan penyimpanan sekunder untuk dijadikan back-up memori utama. Sistem Operasi bertanggung jawab dalam aktivitas yang berhubungan dengan manajemen penyimpanan sekunder : Æ manajemen ruang kosong Æ alokasi penyimpanan Æ penjadwalan disk Jaringan (Sistem Terdistribusi) Sistem Terdistribusi adalah kumpulan prosesor yang tidak berbagi memori atau clock. Setiap prosesor memiliki memori lokal masing-masing. Prosesor-prosesor dalam sistem terhubung dalam jaringan komunikasi. Sistem terdistribusi menyediakan akses pengguna ke bermacam-macam sumber daya. Akses tersebut menyebabkan : Æ Peningkatan kecepatan kompuatsi Æ peningkatan penyediaan data Æ peningkatan keandalan Sistem Proteksi Proteksi berkenaan dengan mekanisme untuk mengontrol akses yang dilakukan oleh program, prosesor, pengguna sistem maupun pengguna sumber daya. Mekanisme Proteksi harus : Æ membedakan antara penggunaan yang sah dan yang tidak sah. Æ spesifikasi kontrol untuk di terima Æ menyediakan alat untuk pemberlakuan sistem. Command-Interpreter System (1) Sistem Operasi menunggu instruksi dari pengguna (command driven). Program yang membaca instruksi dan mengartikan control statements (keinginan pengguna) umumnya disebut: Æcontrol-card interpreter Æ command-line interpreter ÆUNIX shell. Command-Interpreter System (2) Command-Interpreter System sangat bervariasi dari satu sistem operasi ke sistem operasi yang lain dan disesuaikan dengan tujuan dan teknologi I/O peranti yang ada. Æ Contohnya: CLI, Windows, Pen-based (touch), dan lain-lain. Pelayanan Sistem Operasi(1) Eksekusi program : meload program ke memory dan menjalankannya (run) Operasi I/O : pengguna tidak bisa mengontrol I/O secara langsung ( untuk efisiensi dan keamanan), sistem harus bisa menyediakan mekanisme utk melakukan operasi I/O Manipulasi sistem berkas: membaca, menulis, membuat, dan menghapus file Pelayanan Sistem Operasi (2) Komunikasi : pertukaran informasi, dapat dilaksanakan melalui shared memory atau message passing Deteksi error : mempertahankan kestabilan dengan mendeteksi error (pada CPU, perangkat keras memori, I/O, program pengguna) dan jika bisa, memperbaikinya Pelayanan Tambahan Lebih diarahkan kepada upaya untuk menjaga efisiensi sistem,bukan untuk membantu pengguna Alokasi sumber daya : mengalokasikan sumber daya kepada beberapa pengguna atau tugas yang dijalankan pada saat yang bersamaan Accounting : menentukan berapa banyak dan berapa lama users menggunakan sumber daya sistem Proteksi : menjaga semua akses ke sumber daya sistem terkontrol System calls (3) System calls menyediakan antarmuka antara proses (program yang sedang dijalankan) dan sistem operasi. Biasanya tersedia sebagai instruksi bahasa rakitan Beberapa sistem mengizinkan system calls dibuat langsung dari bahasa pemrograman tingkat tinggi System Calls (2) Beberapa bahasa pemrograman tingkat tinggi (contoh : C, C++) telah didefenisikan untuk menggantikan bahasa rakitan untuk sistem pemrograman System Calls (3) Tiga metode umum yang digunakan dalam memberikan parameter kepada sistem operasi Æ Melalui register Æ Menyimpan parameter dalam blok atau tabel pada memori dan alamat blok tersebut diberikan sebagai parameter dalam register Æ Menyimpan parameter (push) ke dalam stack (oleh program), dan melakukan pop off pada stack (oleh sistim operasi) Memberikan Parameter dalam Tabel Sumber: Silberschatz,et.al, Operating System Concepts, 6th ed, .2003, New York: John Wiley & Son.Inc , page 65 Jenis System Calls Pengendalian proses Manajemen berkas Manajemen Peranti Mempertahankan informasi Komunikasi Process Control selesai, abort Load, eksekusi Membuat dan mengakhiri proses Mengambil dan mengeset atribut proses Menunggu waktu Wait event, signal event Alokasi dan pengosongan memori Eksekusi MS-DOS Sumber: Silberschatz,et.al, Operating System Concepts, 6th ed, .2003, New York:John Wiley & Son.Inc , page 68 UNIX Menjalankan Multiple Program Sumber: Silberschatz,et.al, Operating System Concepts, 6th ed, .2003, New York:John Wiley & Son.Inc , page 69 Manajemen Berkas Membuat dan menghapus berkas Membuka dan menutup berkas Read, write, reposition Mengambil dan mengeset atribut berkas Manajemen Peranti Meminta peranti, melepaskan peranti Read, write, reposition Mengambil dan mengeset atribut peranti Information Maintenance Mengambil dan mengeset waktu dan tanggal Mengambil dan mengeset sistem data mengambil proses, berkas atau atribut peranti Mengeset proses, berkas atau atribut peranti Komunikasi Menciptakan, menghapus hubungan komunikasi Mengirim dan menerima pesan Mentransfer status informasi Attach atau detach remote device Komunikasi dapat dilakukan melalui message passing atau shared memory Mekanisme Komunikasi Sumber: Silberschatz,et.al, Operating System Concepts, 6th e, .2003, New York:John Wiley & Son.Inc , page 72 Pemrograman sistem (1) Pemrograman sistem menyediakan lingkungan yang memungkinkan pengembangan program dan eksekusi berjalan dengan baik Dapat dikategorikan : Manajemen/manipulasi berkas : membuat, menghapus, copy, rename, print, memanipulasi berkas dan direktori Pemrograman Sistem (2) Informasi Status : tanggal, jam, jumlah memori dan disk yang tersedia, jumlah pengguna, dan informasi tentang status lainnya Modifikasi Berkas : modifikasi isi berkas Mendukung bahasa pemrograman : Kompilator, perakit, interpreter Pemrograman Sistem (3) Loading dan eksekusi program : absolute loaders, relocatable loaders, linkage editors, overlay loaders Komunikasi : menyediakan mekanisme komunikasi antara proses, pengguna, dan sistem komputer yang berbeda System program yang paling penting adalah command interpreter (mengambil dan menerjemahkan userspecified command selanjutnya) Struktur Sistem Struktur Sederhana Metode pendekatan Terlapis Mikrokernel Struktur Sederhana Dimulai dengan sistem yang kecil, sederhana dan terbatas kemudian berkembang dengan cakupan original Struktur sistem MS-DOS: disusun untuk mendukung fungsi yang banyak pada ruang yang kecil Struktur Sistem UNIX Terdiri dari 2 bagian: - Kernel : • antarmuka • device drivers - Program Sistem Pendekatan Terlapis Lapisan adalah implementasi dari objek abstrak yang merupakan enkapsulasi dari data dan operasi yang bisa memanipulasi data tersebut Lapisan paling bawah : perangkat keras Lapisan paling atas : antarmuka pengguna Tingkatan Desain Sistem Operasi Pendekatan Terlapis Keuntungan : modularitas Æ mempermudah debug dan verifikasi sistem Æ lapisan pertama bisa didebug tanpa mengganggu sistem yang lain Kesulitan : Æ hanya bisa menggunakan lapisan dibawahnya Æ tidak efisien dibandingkan tipe yang lain Mikrokernel (1) Menyusun sistem operasi dengan menghapus semua komponen yang tidak esensial dari kernel, dan mengimplementasikannya sebagai sistem program dan level pengguna Fungsi utama : mendukung fasilitas komunikasi antara program klien dan bermacam-macam layanan yang juga berjalan di user-space Mikrokernel (2) Keuntungan : Æ ketika layanan baru akan ditambahkan ke user-space, kernel tidak perlu di modif Æ OS lebih mudah ditempatkan pada suatu desain perangkat keras ke desain lainnya Æ mendukung keamanan reliabilitas lebih Contoh sistem operasi : Tru64 UNIX, MacOSX, QNX Mesin Virtual (1) Mesin virtual mengambil pendekatan terlapis sebagai kesimpulan logis. Mesin virtual memperlakukan hardware dan sistem operasi seolah-olah berada pada level yang sama sebagai perangkat keras. Pendekatan Mesin virtual menyediakan sebuah antarmuka yang identik dengan underlying bare hardware. Sistem Operasi membuat ilusi dari banyak proses, masing-masing dieksekusi pada prosesornya sendiri dengan virtual memorinya sendiri. VM dibuat dengan pembagian sumber daya oleh komputer fisik Mesin virtual (2) Sumber daya dari komputer fisik dibagi untuk membuat VM Æ Penjadwalan CPU bisa menciptakan penampilan seakan – akan pengguna mempunyai prosesor sendiri Æ Spooling dan sistem data bisa menyediakan virtual card readers dan virtual line printers Æ Sebuah time-sharing terminal user yang normal melayani sebagaimana operator konsulat VM software membutuhkan ruang di dalam disk untuk menyediakan memori virtual dan spooling, yaitu sebuah disk virtual Keuntungan Penggunaan Mesin virtual Keamanan bukanlah masalah Æ VM mempunyai pelindungan lengkap pada berbagai sistem sumber daya Æ Tidak ada pembagian sumber daya secara langsung. Pembagian disk mini dan jaringan diimplementasikan pada perangkat lunak VM sistem adalah kendaraan yang “sempurna” untuk penelitian dan pengembangan sistem operasi Æ Dengan VM perubahan suatu bagian tidak akan mempengaruhi komponen yang lain Kerugian Penggunaan VM VM sulit diimplementasikan karena banyak syarat yang dibutuhkan untuk menyediakan duplikat yang tepat dari underlying machine Æ Harus punya virtual-user mode dan virtualmonitor mode yang keduanya berjalan di pysical mode. Akibatnya, saat instruksi yang hanya membutuhkan virtual monitor mode dijalankan, register berubah dan bisa berefek pada virtual user mode, bahkan bisa me-restart VM Waktu yang dibutuhkan I/O bisa lebih cepat(karena ada spooling), tapi bisa lebih lambat( karena diinterpreted) Java Virtual Machine (1) Program Java yang telah dicompile adalah platform-neutral bytecodes yang dieksekusi oleh Java Virtual Machine(JVM) JVM terdiri dari: Æ pengeload kelas Æ pemverifikasi kelas Æ runtime interpreter Just In-Time(JIT) kompilator meningkatkan kinerja Java Virtual Machine (2) Java Development Environment(JDE) terdiri dari sebuah compile time environment yang mengubah java sourcescode menjadi bytecode, dan sebuah run time environment yang menyediakan Java platform system untuk tuan rumah Perancangan Sistem Masalah : menentukan tujuan dan spesifikasi sistem. Perancangan sistem dipengaruhi oleh perangkat keras dan jenis sistem sehingga kebutuhan-nya akan lebih sulit untuk dispesifikasikan. Kebutuhan terdiri dari tujuan pengguna dan tujuan sistem. Pengguna ingin sistem yang enak digunakan, mudah dipelajari, terpercaya, aman, dan cepat. Tapi itu semua sebenarnya tidak dibutuhkan oleh sebuah sistem. Sistem ingin mudah dirancang dan diimplmentasikan, fleksibel, terpercaya, error yang minimal, dan efisien. Mekanisme dan Kebijakan Mekanisme menjelaskan bagaimana melakukan sesuatu, kebijakan menentuakan apa yang akan dilakukan Pemisahan kebijakan dari mekanisme adalah hal yang sangat penting, ini ,mengijinkan fleksibilitas yang tinggi jika kebijakan akan diubah suatu saat. Kebijakan penting untuk semua alokasi sumber daya dan menjadwalkan masalah, menentukan perlu atau tidaknya mengalokasikan sumber daya. Mekanisme yang menentukan apa dan bagaimana Implementasi Sistem (1) Secara tradisional, sistem operasi ditulis dalam bahasa rakitan, tapi sekarang sering dibuat dalam bahasa tingkat tinggi. Keuntungan ditulis dalam bahasa tingkat tinggi adalah Æ kodenya bisa ditulis dengan lebih cepat Æ lebih padat Æ mudah dimengerti dan didebug Implementasi Sistem (2) Sistem operasi yang ditulis dengan bahasa tingkat tinggi akan mudah dipindahkan ke perangkat keras lain, tapi bisa mengurangi kecepatan dan membutuhkan penyimpanan yang lebih banyak. System Generation Sistem operasi dirancang untuk dapat dijalankan pada berbagai jenis mesin, sistemnya harus dikonfigurasikan untuk setiap komputer. Program Sysgen mendapatkan informasi mengenai konfigurasi khusus tentang sistem perangkat keras dari sebuah data, antara lain sebagai berikut: Æ CPU apa yang digunakan, pilihan yang diinstal Æ Berapa banyak memori yang tersedia Æ Peralatan yang tersedia Æ Sistem operasi pilihan apa yang diinginkan atau parameter apa yang digunakan Satu kali info diperoleh, bisa digunakan dengan berbagai cara
